基于納米材料-聚合膜復(fù)合材料構(gòu)建的無酶型傳感器應(yīng)用于多組分的研究.pdf

1、酶型生物傳感器的研制和應(yīng)用一直是研究的熱點(diǎn)。酶型生物傳感器具有靈敏度高、選擇性和重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)酶型生物傳感器也具有一些難以克服的缺點(diǎn):
　　 第一，酶在電極表面的固載量有限，進(jìn)而限制電極的響應(yīng)性能;
　　 第二，酶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性容易受環(huán)境溫度和pH等因素的影響，因此外部的環(huán)境條件很容易使酶失活，使酶傳感器的穩(wěn)定性不盡理想。
　　 所以當(dāng)下的任務(wù)除了改進(jìn)酶型生物傳感器的性能，構(gòu)建無酶型的傳感器也是解決上述

2、問題的關(guān)鍵。生物活性小分子物質(zhì)包括小分子蛋白、活性氨基酸、活性多肽、胺類物質(zhì)和脂類介質(zhì)等，是神經(jīng)內(nèi)分泌和免疫網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的物質(zhì)基礎(chǔ)，承擔(dān)著維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)的重要使命。如抗壞血酸(AA)具有較強(qiáng)氧化性，它主要以維生素的形式存在于食物中而被人們熟知。抗壞血酸可以用于預(yù)防并治療感冒，精神疾病，癌癥，不孕不育和艾滋病等疾病。在生物學(xué)環(huán)境中，AA同色氨酸(Trp)、多巴胺(DA)、尿酸(UA)及亞硝酸根離子（NO2-)等往往共存與生物樣品中。這就使得分別

3、或同時(shí)檢測這幾種物質(zhì)成為研究的熱點(diǎn)。由于這些物質(zhì)都具有電活性，因此如何構(gòu)建修飾電極達(dá)到分別或同時(shí)檢測這些共存生物小分子顯得極為重要。電化學(xué)沉積的方法制得的聚合物薄膜具有很多優(yōu)點(diǎn):
　　 第一，電聚合制得膜厚度均勻且可以控制;
　　 第二，聚合膜牢固的粘附到電極表面，提高了電極的穩(wěn)定性;
　　 第三，聚合膜的褶皺增加了電極的比表面積，提高了電極的靈敏度。
　　 納米材料具有大的比表面積和好的生物兼容性等優(yōu)點(diǎn)

4、已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在傳感器領(lǐng)域。本文基于以上考慮，采用聚合膜和納米材料構(gòu)建了幾種對AA、DA、UA、Trp和NO2-具有靈敏選擇性的無酶型傳感器。主要工作如下:
　　 1.卟啉鐵磁納米管雜合材料修飾的電極用于檢測抗壞血酸、多巴胺、尿酸和亞硝酸根離子的研究
　　 本文通過自吸附作用將卟啉吸附到多壁碳納米管的表面制成卟啉鐵/多壁碳納米管(Fe(Ⅲ)P/MWCNTs)復(fù)合材料，并將該復(fù)合材料修飾到玻碳電極的表面制成Fe(Ⅲ)P/

5、MWCNTs修飾的電極，成功的實(shí)現(xiàn)了對抗壞血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA）和亞硝酸根離子(NO2-)的檢測。通過紫外可見吸收光譜（UV-vis）和電子掃描顯微鏡(SEM)對Fe(Ⅲ) P/MWCNTs復(fù)合材料的形貌進(jìn)行表征，同時(shí)檢測結(jié)果表明該修飾電極有一對很好的FeⅢ/FeⅡ氧化還原峰電位。此外Fe(Ⅲ)P和MWCNTs的協(xié)同作用賦予了該電極大的比表面積，好的生物相容性和穩(wěn)定性和高的選擇性和靈敏度。該修飾電極在檢測AA、DA和

6、UA時(shí)，其線性范圍分別為:14.00μmol·L-1到2.50 mmol·L-1，0.70μmol·L-1到3.60 mmol·L-1和5.80μmol·L-1到1.30 mmol·L-1。AA、DA和UA的檢測限分別為3.00μmol·L-1，0.09μmol·L-1和0.30μmol·L-1。NO2-在該修飾電極上表現(xiàn)出兩段線性范圍:1.00μmol·L-1到0.60 mmol·L-1和0.60 mmol·L-1到1.60 mmol

7、·L-1，其檢測限為0.50μmol·L-1。另外利用標(biāo)準(zhǔn)加入法，該修飾電極已經(jīng)成功的應(yīng)用于尿液和血清中AA、DA、UA和NO2-的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果令人滿意。
　　 2.納米金/聚3-氨基-5-巰基-1，2，4-三唑復(fù)合膜修飾的玻碳電極用于檢測抗壞血酸、多巴胺，尿酸和亞硝酸根離子
　　 該工作首次將3-氨基-5-巰基-1，2，4-三唑(TA)電聚合到玻碳電極的表面形成聚3-氨基-5-巰基-1，2，4-三唑(p-TA)

8、薄膜，然后再電沉積金簇(nano-Au)到聚合膜的表面制得nano-Au/p-TA修飾的電極。該修飾電極對抗壞血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA）和亞硝酸根離子(NO2-)具有很好的電催化活性。p-TA的表面含有大量的NH2和SH基團(tuán)，這些基團(tuán)有利于將nano-Au沉積到p-TA的表面。nano-Au和p-TA的協(xié)同效應(yīng)使得該修飾電極具有大的比表面積，好的生物相容性，電子傳遞速率和穩(wěn)定性，高的選擇性和靈敏度，并且電沉積過程是一個(gè)靈

9、活可控的過程。在AA、DA、UA和NO2-這四種物質(zhì)的混合溶液中，AA、DA、UA和NO2-的線性范圍分別為2.1-50.1μmol·L-1，0.6-340.0μmol·L-1，1.6-110.0μmol·L-1和15.9-277.0μnol·L-1，其檢出限分別為1.1×10-6 mol·L-1，5.0×10-8 mol·L-1,8.0×10-8 mol·L-1 and8.9×10-7mol·L-1。另外，本文還對該修飾電極進(jìn)行了實(shí)樣

10、分析，即在尿液和血清樣品中用標(biāo)準(zhǔn)加入法同時(shí)檢測AA、DA、UA和NO2-，其結(jié)果令人相當(dāng)滿意。
　　 3.納米金/氧化的聚合咪唑膜修飾的玻碳電極用于同時(shí)檢測抗壞血酸、多巴胺、尿酸和色氨酸
　　 本文通過電沉積的方法將金納米粒子(GNPs)電沉積到氧化過的聚咪唑(PImox)薄膜的表面制成GNPs/PImox修飾的電極。金屬納米粒子具有大的表面積，使電極的比表面積大大增加，從而表現(xiàn)出對AA、DA、UA和Trp較高的催化活性

11、。同時(shí)GNPs和PImox薄膜的協(xié)同作用賦予GNPs/PImox修飾電極好的生物相容性，高的選擇性和靈敏度，特別是對抗壞血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA)和色氨酸(Trp)具有卓越的電催化活性。在AA、DA、UA和Trp的混合溶液中AA-DA、DA-UA和UA-Trp之間的峰間隔達(dá)186、165和285 mV。同時(shí)AA、DA和UA在210.0-1010.0μmol·L-1、5.0-268.0μmol·L-1和6.0-486.0μ